자유 단조 (Open-die-forging)

자유 단조 (Open-die-forging)

자유 단조는 간단한 단조 공정으로 소재를 2개의 평 금형 사이에 올려놓고 압축하여 높이를 감소시키는 것이다.

금형 표면에는 간단한 공동부를 만들어 비교적 간단한 모양의 단조품을 만들 수 있다. 작업 중에 체적이 일정하게 유지되므로 소재의 높이가 감소하면 지름이 늘어나게 된다.

그러나 실제 작업에서는 소재가 균일하게 변형되지 않고, 제품의 옆면이 나오게 되는 버렐링 현상이 생긴다.

버렐링의 주된 이유는 금형과 소재간의 접촉면에서 재료가 바깥 방향으로 유동하는데 대하여 반대 방향으로 마찰력이 작용하기 때문이다. 따라서 버렐링은 효과적인 윤활제를 사용함으로써 최소화시킬 수 있다.

 

버바렐링은 고온의 소재를 냉각된 금형으로 업체팅할 때도 생긴다. 접촉부위에 있는 재료는 급속히 냉각하는 반면 소재의 나머지 부분은 비교적 고온으로 남아있으므로 소재의 양 끝면은 가운데 부분보다 변형에 대한 저항이 커진다.

결국, 소재의 가운데 부분이 양 끝면보다 많이 변형하게 된다. 열 효과에 의한 버렐링은 금형을 가열하여 사용하거나, 금형과 소재간의 접촉부에 유리 피복제 같은 열 차폐물을 둠으로써 감소시키거나 없앨 수 있다.

자유 단조로는 간단한 모양의 단조품으로 만들 수 있다.

증기 터빈용 대형 축은 긴 주조 잉곳을 열간 단조하여 만들어 진다. 증기 터빈용 대형 축은 긴 주조 잉곳을 열간 단조하여 만들어 진다. 잉곳은 평 금형에 길게 놓여 매 타격마다 사용하여 조금씩부터 얻어진 소재의 미세 조직을 단련 조직으로 변화시켜 결정립을 균일하게 미세화하고 기계적 성질을 향상시킨다.

링 모양의 제품도 내무에 맨드릴을 사용하면 이와 같은 방법으로 두께를 줄일 수 있다.

 

대부분의 자유단도 제품은 15-1500kg정도이지만 때로는 100톤 이상의 초대형 단조품도 있다.

 

크기는 매우 작은 것으로부터 선박용 프로펠러축으로 쓰이는 길이 23n에 달하는 제품도 있다. 단지 작업(cogging or drawing out)은 연속적으로 소재의 두께를 감소시키는 자유 단조 작업이다.

1회 압착 당 접촉 면적이 큰 단조 하중이나 기계 없이도 길이가 긴 소재의 두께를 감소시킬 수 있다.

 

글 출처 : (주)대원단조